当前位置: 首页 > 专利查询>浙江大学专利>正文

一种复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料及制备方法技术

技术编号:16273999 阅读:155 留言:0更新日期:2017-09-22 23:45
本发明专利技术公开的复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料具有以下同源合成结构特征:xBaTinFe12-nO19+(1-x)BaTimFe12-mO19,x=0.2~0.7,n=0.2~0.6,m=0.4~1.0,m≠n,所掺杂的离子为Ti4+。本发明专利技术将具有不同本征参数峰值的材料合成为一个复合体系,形成的吸波系统中各个本征参数具有相应不同的匹配共振频率,从而获得具有多共振吸波特性的复合多共振吸波材料。本发明专利技术制备工艺简单,成本低廉,R波段(26.5~40GHz)频率范围内出现多重吸收峰,是一种吸波频段较宽的材料,可广泛应用于相应的电磁防护以及微波隐身领域。

Composite multi resonance absorbing titanium doped barium ferrite wave absorbing material and preparation method thereof

Multiple resonance absorption of Ti doped barium ferrite absorbing material has the following characteristics of homologous synthetic structure disclosed by the invention: xBaTinFe12-nO19+ (1-x) BaTimFe12-mO19, x=0.2~0.7, n=0.2~0.6, m=0.4~1.0, m and N, ion doped Ti4+. The present invention will have different intrinsic parameters of material synthesis peak as a composite system, the formation of the absorbing wave system intrinsic parameters are different, the corresponding resonance frequency, to achieve a multi resonance wave absorbing properties of multi resonance absorbing materials. The invention has the advantages of simple preparation process, low cost, R band (26.5~40GHz) frequency range of multiple absorption peaks, is a kind of wide band microwave absorbing material, can be widely applied to the corresponding electromagnetic protection and microwave stealth field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有多共振吸收特征的掺杂钡铁氧体吸波材料及其制备方法,尤其涉及一种由同源掺杂、单共振或双共振损耗吸收钡铁氧体控制合成的多共振特征钡铁氧体吸波材料及其制备方法,属于吸波材料

技术介绍
近年来随着各类雷达、微波通信、射频设备的迅速发展,尤其是抗电磁干扰,微波隐身技术和微波暗室的出现,吸波材料得到了广泛关注和深入研究。铁氧体是传统吸波材料,由于其兼具亚铁磁性和介电特性,在介电损耗和磁损耗两方面对吸波皆具有重要的贡献,且铁氧体价格低廉,制备工艺简单,吸波效果优良,抗腐蚀能力强,是吸波领域所使用的主要材料之一。吸波特性通常与两方面的因素相关联,一方面与材料的本征特性有关,即材料的特性参数;另一方面在很大程度上与吸波系统的结构特征相关,也即与吸波系统内部材料堆积组成的拓扑结构,厚度等有关,根据传输线理论可知,这种结构因素在很多情况下更直接更主要地控制了最终的吸波性能。从吸波的角度看,为了改善最终的吸波性能,人们通常会考虑对材料进行改性,以及通过包括将多种不同特性的材料混合来实现。譬如,考虑是否可以通过对具有不同性能,如具有不同吸波频率特征的几种单一材料进行混合达到将其多个吸波频率在一个体系中共存以拓宽材料吸波频率范围的目的。然而,就如上面分析的,实际受传输限理论控制,最终吸波性能更关键的决定于电磁波传输的吸波体系的结构特征。也即很多情况下单一材料吸波特性本身是受结构体系共振控制而产生的,尽管不同的材料有各自的共振结构特征和吸收频率。而对多性能混合而言,多相混合用材料本身尽管其性能发生了一定的变化,但混合后对系统表现出的主要是一种综合效果,也即给出了一种平均性能结果,其传输系统的结构变化又不大(即不同组成和不同性能的粉末制备的吸波系统的粉末堆积关系并没有明显的不同),因而只会给出一种平均的调制结果,也即尽管这时吸波特性与各自单一材料的吸波性能都不同,但也只是一种受混合材料平均性能控制的单一性能,而在很多情况下是无法达到如期待的那样将单一材料所表现性能进行合成的结果,实现多频率的共存和对频率的拓宽。显然,要想达到上述目的,最关键的是解决如何提高本身材料性能的控制效果。而解决这一问题的关键是能否使材料在不同频率下具有不同的材料特性参数,从而在不同频率下都实现共振吸收,以此拓展吸波频宽。仔细分析吸波过程,根据传输限理论,材料本征性能对吸波效果的贡献取决于材料的介电和磁导率参数,而通常这类参数随频率是连续平缓的变化过程,受它们的控制,其系统的吸波特性因而表现出单一的一个共振特征频率。而由两种材料混合的体系,尽管这两个不同材料形成的单独体系具有不同共振频率特征,但是在混合后正是因为这时体系中的混合材料如上所述只会表现出一个平均的介电和磁导率参数效果,且随频率也只是一个平缓的过程,因而新的混合体系只能表现出单一的共振频率特征而形成在某一个频率下有较强的吸收,虽然这个频率与两个单独材料组成体系的共振吸收频率可能都不相同。因此控制材料在不同频率下具有不同本征特性参数,使相应吸波系统受此不同本征参数影响而在不同频率下产生各自独立的共振吸收峰,才有望在一个体系中实现多频率共振吸收共存,拓宽系统的吸波频宽。基于这一原理,杜丕一等已经申请专利和发表论文(201310025848.5和Sci.Technol.Adv.Mater.14(2013)045002),通过在钡铁氧体(BaFe12O19)中掺杂高价的钛离子取代低价的铁离子,成功实现了材料的双自然共振现象,使磁损耗产生双自然共振峰。也即利用BaFe12O19体系产生本征的Fe3+自然共振以及再利用高价Ti4+离子掺杂使部分Fe3+转变成Fe2+,并在相邻Fe3+和Fe2+之间通过交换耦合产生离子对,获得不同于Fe3+自然共振频率的一个新的自然共振频率,从而达到了让材料本征参数之一的磁损耗在两个不同频率下独立增强,并与相应不同的频率间实现共振匹配,以控制不同频率下吸波系统性能的目的,也即控制材料在这两个不同频率下具有不同本征特性参数,从而使系统在两个频率下都产生共振吸收。然而,利用这种磁损耗双自然共振现象获得的吸波特性受到其仅有两个共振频率的影响而只会产生相应的两个不同频率的共振吸收。而根据上述原理,要想获得多频率共振吸收就必须引入新的自然共振机制。但从目前的情况看显然还无法实现,因为要想实现在不同于上述两个频率点上获得新的共振现象,或材料本征参数在一个新的频率下出现峰值现象(不同于周围频率段上的相应值),并与相应的频率达到匹配,是相当困难的。但是,与上述多相复合时吸波体系中材料所表现出的本征特性具有均化趋势的现象不同,对于这种本征参数具有多值现象的吸波材料,当将它们合成在一个体系中时,虽然原理上也同样会出现这种均化现象,但由于参数的多峰值行为使得在出现不同峰值的频率下得到的均化值是不相同的;或者说,这种具有不同共振匹配频率的材料合成在同一体系中时,受本身各自材料本征参数不同影响,随频率变化,合成后的材料体系的本征参数值仍出现相应的多峰值现象,而不象那些本征特性参数为随频率平缓变化的体系混合后那样,对吸波系统的贡献在不同频率下仅表现出相同值。也即在该新系统中,在相应不同的共振频率下仍然会出现相应的匹配共振,因而其最终吸波特性也会随之出现相应的多特征频率吸收共存于一个体系的现象,从而有望改善吸波性能。很明显,其只有当各种单一材料具有多峰值本征参数特征,且在将具有不同本征参数峰值的材料合成形成的吸波系统中,其原单一材料各个本征参数仍具有相应的匹配共振频率时,才可能获得具有多共振吸波特性的复合多共振吸波材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料及制备方法。本专利技术的复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料,其特征是这种吸波材料具有以下同源合成结构特征:xBaTinFe12-nO19+(1-x)BaTimFe12-mO19,x=0.2~0.7,n=0.2~0.6,m=0.4~1.0,m≠n,所掺杂的离子为Ti4+。本专利技术的复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料的制备方法,包括以下步骤:1、制备BaTinFe12-nO191)按化学式BaTinFe12-nO19将硝酸钡、钛酸四丁酯和硝酸铁充分溶解于去离子水中,使Ti离子和Fe离子的总数为每个铁氧体分子中12个,Ba离子数为每个铁氧体分子中1个,且0.2≦n≦0.6,加入络合剂柠檬酸,柠檬酸分子与铁氧体分子比例为19:1,去离子水的用量根据钡离子摩尔浓度为0.5mol/L添加,搅拌均匀得到溶胶A,调整溶胶的pH值为6~8;2)将溶胶A置于鼓风干燥箱内,110~150℃下加热,经过干燥凝胶化,得到干凝胶A;3)将干凝胶A置于马弗炉中,在190~240℃保温1h~3h后升温至390~450℃进一步保温2~4h,让柠檬酸和硝酸根完全分解,然后以5~10℃/min的速度升温到1200℃~1300℃烧结3h,得到BaTinFe12-nO19粉末;2、制备BaTimFe12-mO191)按化学式BaTimFe12-mO19将硝酸钡、钛酸四丁酯和硝酸铁充分溶本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料,其特征是这种吸波材料具有以下同源合成结构特征:xBaTinFe12‑nO19+(1‑x)BaTimFe12‑mO19,x=0.2~0.7,n=0.2~0.6,m=0.4~1.0,m≠n,所掺杂的离子为Ti4+。

【技术特征摘要】
1.一种复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料,其特征是这种吸波材料具有以下同源合成结构特征:xBaTinFe12-nO19+(1-x)BaTimFe12-mO19,x=0.2~0.7,n=0.2~0.6,m=0.4~1.0,m≠n,所掺杂的离子为Ti4+。
2.制备权利要求1所述的复合多共振吸收钛掺杂钡铁氧体吸波材料的方法,其特征在于:
1、制备BaTinFe12-nO191)按化学式BaTinFe12-nO19将硝酸钡、钛酸四丁酯和硝酸铁充分溶解于去离子水中,使Ti离子和Fe离子的总数为每个铁氧体分子中12个,Ba离子数为每个铁氧体分子中1个,且0.2≦n≦0.6,加入络合剂柠檬酸,柠檬酸分子与铁氧体分子比例为19:1,去离子水的用量根据钡离子摩尔浓度为0.5mol/L添加,搅拌均匀得到溶胶A,调整溶胶的pH值为6~8;
2)将溶胶A置于鼓风干燥箱内,110~150℃下加热,经过干燥凝胶化,得到干凝胶A;
3)将干凝胶A置于马弗炉中,在190~240℃保温1h~3h后升温至390~450℃进一步保温2~4h,让柠檬酸和硝酸根完全分解,然后以5~10℃/min的速度升温到1200℃~1300℃烧结3h,得到BaT...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜丕一赵宝燕马宁韩高荣翁文剑
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1